电解规律

电解规律

【学习目标】

1、通过电解装置中离子或者电极的放电顺序，能正确地判断阴极和阳极，分析电解产物；

2、进行有关电化学的简单计算。

【要点梳理】

要点一、电解时电极产物的判断

1．阳极产物的判断。

首先看电极，如果是活性电极(除Au、Pt、石墨以外的材料作电极)，则电极材料失电子，电极被溶解，溶液中的阴离子不能失电子。如果是惰性电极(Pt、Au、石墨)，则要再看溶液中阴离子的失电子能力，此时根据阴离子放电顺序加以判断。阴离子放电顺序：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根(SO42－、NO3－等)。

2．阴极产物的判断。

直接根据阳离子放电顺序进行判断，阳离子放电顺序：

Ag+＞Hg2+＞Fe3+＞Cu2+＞H+(H+浓度较大时)＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+＞H+(H+浓度较小时)＞Al3+＞Mg2+。

要点诠释：(1)离子的放电顺序主要取决于离子的本性，但还与其他的因素有关(如离子的浓度、溶液的酸碱性等)，如在电镀条件下Fe2+、Zn2+的放电顺序在H+之前。

(2)阳离子的放电顺序基本上与金属活动性顺序相反，即越活泼的金属，其阳离子越难结合电子，但需注意：Fe3+氧化性较强，排在Cu2+之前。

要点二、酸、碱、盐溶液电解规律

类型电极反应特点实例电解对象电解质浓度pH 电解质溶液复原

电解水型阴：2H++2e－＝H2↑

阳：4OH－－4e－

＝2H2O+O2↑

NaOH 水增大增大水

H2SO4水增大减小水

Na2SO4水增大不变水

电解电解质型电解质电离出的阴、

阳离子分别在两极放

电

HCl 电解质减小增大氯化氢

CuCl2电解质减小——氯化铜

放H2生碱型阴极：H2O放H2生碱

阳极：电解质阴离子

放电

NaCl 电解质和水生成新电解质增大氯化氢

放O2生酸型阴极：电解质阳离子

放电

阳极：H2O放O2生酸

CuSO4电解质和水生成新电解质增大氧化铜

并分为阴、阳离子两组，然后排出阴、阳离子的放电顺序，写出两极上的电极反应式，根据两极的电极反应式写出反应的总方程式。

(2)若阴极为H+放电，则阴极区c (OH－)增大；若阳极为OH－放电，则阳极区c (H+)增大；若阴、阳极同时有H+、OH－放电，相当于电解水，电解质溶液浓度增大。

(3)用惰性电极电解时，若使电解后的溶液恢复原状态，应遵循“缺什么加什么，缺多少加多少”的原则，一般加入阴极产物与阳极产物的化合物，例如电解CuSO4溶液，发生反应

2CuSO4+2H2O电解2Cu+O2↑+2H2SO4，若使溶液恢复原状态，可向溶液中加入CuO，若加入Cu(OH)2(可拆写成CuO·H2O)会使溶液中水量增多，CuSO4溶液被稀释，其他如电解NaOH溶液——加H2O，电解食盐水——通入HCl气体等。

要点三、电化学计算的基本方法

原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数测定的计算、根据电量求产物的量与根据产物的量求电量等的计算。不论哪类计算，均可概括为下列三种方法：

1．根据电子守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路上转移的电子数相等(或阴、阳两极得、失电子守恒)。

2．根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算。

3．根据关系式计算：根据得失电子守恒定律关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。

要点诠释：电解的计算：首先正确书写电极反应式(要特别注意阳极材料)；注意溶液中多种离子共存时，要根据离子放电顺序确定离子放电的先后；最后根据得失电子守恒进行相关计算。【典型例题】

类型一、电解质溶液的电解规律

例1 用惰性电极电解含有0.1mol CuCl2和0.1mol NaBr混合溶液，电路中共

0.4mol电子转移，分析其中电解过程。

【答案】阳极依次析出的物质为0.05 mol Br2、0.1 mol Cl2、0.025 mol O2

阴极依次析出的物质为0.1 mol Cu、0.1 mol H2

最终溶液为含0.1 mol NaOH的溶液。

【解析】解决电解问题的分析思路是：

(1)电解质溶液中的离子是什么?

考虑CuCl2、NaBr和水的电离，溶液中有阳离子Cu2+、Na+、H+，阴离子Cl-、Br-、OH-；

(2)通电后离子的移动方向是什么?

阳离子Cu2+、Na+、H+移向阴极，阴离子Cl-、Br-、OH-移向阳极；

(3)离子移动到电极后放电的顺序是什么?产物是什么?

根据阴离子放电顺序：Br-＞Cl-＞OH-，阳极产物依次是Br2、Cl2、O2；

根据阳离子放电顺序：Cu2+＞H+＞Na+(不放电)，阴极产物依次是Cu、H2；

(4)定量计算

阳极：2Br--2e-=Br20.1 mol Br-共转移0.1 mol e-生成0.05 mol Br2

2Cl--2e-=Cl20.2 mol Cl-共转移0.2 mol e-生成0.1 mol Cl2

4OH--4e-=O2+2H2O 0.1mol OH-共转移0.1 mol e-，生成0.025 mol O2

阴极：Cu2++2e-=Cu 0.1 mol Cu2+共转移0.2 mol e-生成0.1 mol Cu

2H++2e-=H20.2 mol H+共转移0.2 mol e-生成0.1 mol H2

最终溶液为含0.1 mol NaOH的溶液。

例2 某同学按右图所示的装置进行电解实验。下列说法中正确的是( )

A．电解过程中，铜电极上有H2产生

B．电解初期，主反应方程式为Cu+H2SO4电解CuSO4+H2↑

C．电解一定时间后,石墨电极上有铜析出

D．整个电解过程中，H+的浓度不断增大

【思路点拨】考查电解池的原理，需要了解电极反应、总反应及电解过程。铜连接电源的正极，所以做为电解池的阳极，本身会失电子生成铜离子。反应初期溶液中氢离子在石墨电极放电生成氢气，当铜离子浓度达到一定程度后会继续在石墨电极放电生成铜单质。